Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,775

ЭФФЕКТИВНЫЙ ПРЕПАРАТ ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСОВ ТЕБУКОНАЗОЛА С ПОЛИСАХАРИДАМИ ЛАМИНАРИИ

Власенко Н.Г. 1 Теплякова О.И. 1 Метелева Е.С. 4 Поляков Н.Э. 2 Халиков С.С. 3 Душкин А.В. 4
1 Сибирский НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства СФНЦА РАН
2 ФГБУН «Институт химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского» СО РАН
3 ФГБУН «Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова» РАН
4 ФГБУН «Институт химии твердого тела и механохимии» СО РАН
Методами механохимии синтезированы межмолекулярные комплексы – твердые композиции на основе тебуконазола (ТБК) и полисахаридов ламинарии. Механохимическая технология получения композиций имеет преимущества в одностадийности процесса, отсутствии растворителей и воды, высокой производительности и низкой себестоимости. Существование комплексов показано методами изучения водорастворимости и мембранной проницаемости на искусственных мембранах, а также методом динамической спектроскопии 1Н ЯМР в водных растворах. Показано увеличение водорастворимости тебуконазола в 1,6 раза за счет образования межмолекулярных водорастворимых комплексов. Аналогично наблюдается резкое сокращение в ~250 раз времен спин-спиновой релаксации протонов ТБК при включении его молекул в межмолекулярные комплексы типа гость – хозяин с полисахаридами ламинарии, обусловленное снижением вращательной диффузионной подвижности его молекул. Мембранная проницаемость молекул ТБК, исследованная методом РАМРА, также показывает увеличение в ~10 раз по сравнению с исходным ТБК. Таким образом, физико-химические эксперименты обосновывают повышенную биологическую активность комплексов за счет повышения водорастворимости и абсорбции в объем зерен через биологическую мембрану. Испытания вышеуказанных композиций в качестве препаратов для предпосевной обработки семян зерновых культур в лабораторных и полевых условиях показали синергизм биологических свойств, проявляющийся в ускорении роста культурного растения, снижении пораженности корневой системы яровой пшеницы и ярового ячменя обыкновенной корневой гнилью и в увеличении их продуктивности при снижении нормы расхода действующих веществ – препаратов. Показано, что межмолекулярные комплексы тебуконазола с полисахаридами ламинарии обладают высокой биологической активностью, особенно в контрасте с исходной субстанцией ТБК, но также и улучшенными характеристиками по сравнению с широко распространенным препаратом Раксил.
тебуконазол
ламинария
механохимия
полисахариды
комплексы включения
фунгицидные композиции
1. Тютерев С.Л. Совершенствовать защиту сельскохозяйственных культур от семенной и почвенной инфекции / С.Л. Тютерев // Защита и карантин растений. – 2000. – № 2. – С. 14–16.
2. Ассортимент химических средств защиты растений нового поколения (Фунгициды для предпосевной обработки семян) / В.И. Долженко, Л.Д. Гришечкина, Т.И. Ишкова и др. – Спб.: Изд. Россельхозакадемии, ВНИИ защиты растений, Инновационный центр защиты растений, 2013. – 484 с.
3. Абеленцев В.И. Возможности современных протравителей семян зерновых колосовых культур / В.И. Абеленцев // Защита и карантин растений. – 2011. – № 2. – С. 19–21.
4. Душкин А.В. Новый пестицидный препарат на основе комплексов тебуконазола и производных глицирризина / А.В. Душкин [и др.] // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 11–2. – С. 296–300.
5. Душкин А.В., Метелева Е.С., Власенко Н.Г., Теплякова О.И., Халиков С.С. Композиция для протравливания семян и способ ее получения. Патент России № 2619249. 2017. Бюл. № 14.
6. Механохимическое получение и свойства водорастворимых межмолекулярных комплексов полисахаридов и бета-циклодекстрина с лекарственными веществами / А.В. Душкин // Химия в интересах устойчивого развития. – 2010. – Т. 18, № 4. – С. 517–525.
7. Faller B. Artificial membrane assays to assess permeability / B. Faller // Curr. Drug Metab. – 2008. – V.9. – № 9. – Р. 886–892.
8. Mccallum M.M. High-throughput approaches for the assessment of factors influencing bioavailability of small molecules in pre-clinical drug development / M.M. Mccallum. – Ph.D. Dissertations&Theses. – Gradworks, 2013.
9. Тепляков Б.И. Обыкновенная корневая гниль яровой пшеницы на черноземах в лесостепной зоне Западной Сибири / Б.И. Тепляков. – Новосибирск: Изд-во Новосиб. гос. аграрн. ун-та, 2012. – 122 с.
10. Основы опытного дела в растениеводстве: учебное пособие / В.Е. Ещенко, М.Ф. Трифонова, П.Г. Копытко и др. – М.: КолосС, 2009. – 268 с.
11. Сорокин О.Д. Прикладная статистика на компьютере. 2-е изд. / О.Д. Сорокин. – Новосибирск: Изд-во ГУП РПО СО РАСХН, 2012. – 282 с.
12. Diehl. B. Principles in NMR Spectroscopy / B. Diehl. – Amsterdam: Elsevier, 2008. – Р. 3–41.
13. Механохимическое получение и фармакологическая активность водорастворимых комплексов арабиногалактана и лекарственных веществ / Е.С. Метелева [и др.] // Известия РАН, сер. Химическая. – 2008. – № 6. – С. 1274–1282.

Известно, что через семена и почву передается от 30 до 60 % всех болезней сельскохозяйственных культур [1]. Протравливание посевного материала считается одним из наиболее экологичных способов применения химических препаратов. Это объясняется тем, что фунгициды вносятся только туда и когда они действительно необходимы с последующим разложением до кущения растений, и их остатки в зерне не содержатся [2]. Протравливание на 60–100 % ограничивает проявление семенной инфекции и на 30–80 % – первичной аэрогенной, почвенной и содержащейся в растительных остатках и повышает урожайность озимой пшеницы на 3–6 ц/га, яровой – на 2–3 ц/га [3]. Протравители семян достаточно эффективны в начальный период развития растений – от появления всходов до фазы кущения или трубкования. В дальнейшем их действие существенно ослабевает. Действие протравителей можно усилить подбором определенных наполнителей, поверхностно-активных веществ, клеящих добавок, обеспечивающих улучшение проникновения действующего вещества в ткань. А так как обработка семян фунгицидами может усилить состояние покоя или повлиять на рост и интенсивность деления клеток зародыша, то проблема снятия как биотических, так и абиотических стрессов при прорастании семян обработанных фунгицидами считается весьма актуальной и должна решаться комплексно [1].

В этом плане перспективной и актуальной будет разработка полифункциональных протравителей семян с помощью технологии механохимической модификации известных и применяемых на практике пестицидов при их совместной обработке с различными природными соединениями [4, 5].

Целью исследований явилась оценка эффективности нового механохимически синтезированного межмолекулярного комплекса (МСМК) тебуконазола (ТБК) с биомассой водоросли ламинарии, обладающей высоким содержанием полисахаридов, прежде всего альгиновой кислоты (до 50 % в сухом остатке) в подавлении обыкновенной корневой гнили на мягкой яровой пшенице и яровом ячмене и определение влияния препарата на ростовые процессы, формирование структуры продуктивности культур в условиях лесостепи Новосибирской области.

Материалы и методы исследования

В состав разрабатываемых композиций входили: тебуконазол (ТБК) от Shenzhen Sunrising Industry Co., Ltd. КНР, содержание основного вещества ≥ 98,0 %. А также порошок ламинарии от ОАО «Архангельский опытный водорослевый комбинат», полученный по ТУ 9284-039-00462769-02.

Совместную механохимическую обработку ТБК и ламинарии в массовых соотношениях 1:10 проводили в условиях, описанных нами ранее [6]. Обработку проводили в течение 24 часов, отбирая пробы через каждые 2 часа.

Полученные композиции анализировали методом ВЭЖХ на содержание действующего вещества (ТБК), растворимость в воде, рентгенофазового и термического анализов. Оптимальное время механохимической обработки выбиралось по критериям максимальной водорастворимости при условии сохранения содержания ТБК не менее 98 % от начального. Концентрацию ТБК в растворе определяли методом ВЭЖХ на хроматографе Agilent 1200 с колонкой Zorbax Eclipse XDB-C18, 4.6х50 мм; температура колонки +30 °С; детектор диодно-матричный. В качестве элюента применяли систему ацетонитрил – вода (1:1), скорость потока – 1 мл/мин., объем пробы – 5 мкл, детектирование на длине волны 238 нм. Концентрации ТБК определяли относительно его специально приготовленного раствора в этаноле.

Для определения содержания ТБК в полученных композициях, они растворялись в этаноле, затем фильтровались через бумажный фильтр (синяя марка). Затем полученные прозрачные растворы анализировались.

ЯМР спектры 1Н комплекса ТБК в растворе D2O регистрировались на спектрометре Bruker ADVANCE III 500 (Германия) на частоте 500 мгц. Измерение времен фазовой (спин-спиновой) релаксации Т2 проводилось с использованием стандартной последовательности Кара – Парсела – Мебума – Гилла (CPMG) при 30 °С. Порошок ТБК-ламинария 1:10 в количестве 12 мг/мл перемешивали с D2О 1 час на магнитной мешалке, затем центрифугировали 3 мин при 5000g. Прозрачный раствор анализировали на спектрометре ЯМР.

Измерение трансмембранной проницаемости на искусственных мембранах производилось методом РАМРА. Этот метод используется для предсказания проницаемости биологически активных веществ через клеточные мембраны [7]. Для проведения анализов использовались специальные 12-позиционные ячейки «Transwell» с поликарбонатной мембраной диаметром 12 mm, размерами пор 0,4 мкм и площадью 1,12 cm2 (CorningIncorporated, арт. 3401) по методике [8]. В донорную ячейку помещали исследуемый образец – навеску композиций ТБК (в пересчете на ТБК 0,002 г) в 0,5 mL дистиллированной воды, в «акцепторную» ячейку помещалось 1,5 мл воды. Сборку из указанных ячеек инкубировали в орбитальном шейкере при +37 °С. Через определенный интервал времени производили отбор 1 мл раствора из акцепторной ячейки с замещением его на равное количество воды. Концентрация ТБК в отобранных растворах измерялась методом ВЭЖХ по ранее указанной методике.

Рентгенофазовый анализ (РФА) композиций ТБК с ламинарией проводили на дифрактометре ДРОН-4 с использованием CuKα излучения, скорость вращения счётчика 2 град/мин, I = 1000.

Термический анализ ТБК и его композиций с ламинарией проводили методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) с помощью прибора DSC-550 (Instrument Scientific Specialists Inc., USA) в атмосфере аргона. Температурная программа: +20 – +150 °С, скорость нагрева 100/мин.

Оценка биологической активности нового препарата МСМК – тебуконазол: ламинария проведена в лабораторных и полевом экспериментах. В лабораторных опытах изучали влияние обработки семян на уровень оздоровления посевного материала, подавления развития обыкновенной корневой гнили (возбудители – Bipolarissorokiniana Shoem. (syn. Helminthosporium sativumPam., KingetBakke, грибы рода Fusarium) на растениях мягкой яровой пшеницы и ячменя, а также на ростовые процессы растений. В полевых условиях определяли биологическую эффективность обработки семян новым препаратом МСМК против болезни на растениях пшеницы и ячменя, его влияния на ростовые процессы растений, на структуру продуктивности и урожайность зерновых. Опыты закладывали по схеме: 1 – контроль (без обработки семян); 2 – семена обработаны фунгицидным протравителем Раксил КС (д.в. ТБК, 60 г/л) с нормой расхода препарата 0,5 л/т семян принят в качестве эталона. В лабраторных опытах использовалась субстанция ТБК – норма расхода 0,3 кг/т; 3 – семена обработаны композицией МСМК – тебуконазол: ламинария (1:10) с нормой расхода 0,3 кг/т семян. Протравливание проводили с увлажнением из расчета 10 л/т семян.

Полевой эксперимент закладывали в 2016 г. на опытном поле СибНИИЗиХ СФНЦА РАН, расположенном в центрально-лесостепном Приобском агроландшафтном районе Новосибирской области. Пшеницу сорта Омская 36 и ячмень сорта Ача высевали по паровому предшественнику сеялкой СН-16, норма высева 6 и 5,5 млн всхожих зерен/га соответственно. Площадь делянки 29 м2, расположение делянок систематическое, в 4-кратной повторности. Уборку урожая осуществляли прямым комбайнированием. Урожайность приводили к стандартной влажности и чистоте согласно ГОСТ 1386.5-93 и 1386-2-81. Полевой эксперимент проведен в условиях повышенной теплообеспеченности и дефицита осадков. Третья декада мая и июнь 2016 г. были очень теплыми (среднедекадные температуры воздуха превышали норму на 2,3–3,7 °С, в мае ощущался небольшой дефицит осадков (13,8 %), а в июне выпало 63,7 % от нормы, при этом они отсутствовали в первую декаду, а в третью декаду дефицит составил 62,4 %. Июль был также немного теплее, чем обычно (на 0,8 °С), осадков выпало близко к норме, но в первую декаду они в 2,3 раза превысили ее, а во вторую и третью декаду их было меньше нормы на 34,6 и 40,7 %. Август был теплее обычного (на 1,5 °С), а осадков выпало всего 20 % от нормы.

Микологический анализ семенного материала проведен методом рулонов согласно ГОСТ 12044-93. Наблюдения за развитием обыкновенной корневой гнили осуществляли в фазы второго листа, кущение, молочная спелость зерна [9]. Структуру урожайности зерновых определяли согласно рекомендациям [10]. Математическую обработку данных полевых и лабораторных экспериментов осуществляли при помощи пакета прикладных программ «СНЕДЕКОР» [11] и Statistica 6.0.

Результаты исследования и их обсуждение

По совокупности характеристик максимального повышения растворимости и стабильности ТБК (табл. 1), была выбрана наилучшая по показателю растворимости композиция для дальнейших физико-химических и биологических исследований (ТБК/ламинария массовое соотношение 1/10, механохимическая обработка в течение 6 часов).

Физико-химическое исследование твердых фаз композиций

Во всех рентгенограммах РФА смесей ТБК и ламинарии наблюдаются характерные рефлексы кристаллической фазы ТБК. Однако их интенсивность уменьшается в результате механохимической обработки, тем не менее демонстрируя наличие остаточной кристаллической фазы. В термограммах ДСК смесей ТБК и ламинарии также наблюдаются характерные эндотермические пики плавления кристаллической фазы ТБК, площади которых уменьшаются после механохимической обработки в 3–10 раз, тем не менее также демонстрируя наличие остаточной кристаллической фазы. Термограммы и рентгенограммы вспомогательных веществ не показывают наличия выраженных тепловых эффектов фазовых переходов в пределах используемого температурного диапазона, проявляя тем самым их аморфное состояние и отсутствие кристаллической структуры.

Таблица 1

Данные увеличения растворимости ТБК из композиций с ламинарией

п/п

Образец

Определяемая концентрация ТБК, г/л

Увеличение растворимости

Содержание ТБК, в % от теоретического

1

Исх. ТБК

0,030

100

2

ТБК/ламинария

1/10

Без м/о

0,042

1,4

99

3

Вм 2 ч

0,042

1,4

99

4

Вм 4 ч

0,042

1,4

99

5

Вм 6 ч

0,047

1,6

99

6

Вм 8 ч

0,044

1,5

99

7

Вм 16 ч

0,042

1,4

99

8

Вм 24 ч

0,041

1,4

97

vlas1a.tif

vlas1b.tif

vlas1c.tif

А

Б

В

Рис. 1. Микрофотографии А – ламинария, Б – ТБК, В – ТБК/ламинария 1/10 ВМ 6 ч

Микрофотографии. При механохимической обработке происходит разрушение частиц ТБК и ламинарии с последующим формированием полидисперсных порошков, в основном состоящих из частиц неправильной формы и размером 5–50 мкм и их агрегатов (рис. 1).

Физико-химическое исследование композиций в растворе

Для доказательства образования межмолекулярных комплексов ТБК с полисахаридами ламинарии в водных растворах в настоящей работе был использован метод динамической 1Н ЯМР-спектроскопии. Спектр 1Н ЯМР раствора ТБК приведен, на рис. 2. Цифрами 1 и 2 помечены протоны для которых измерялись времена релаксации Т2. Известно, что времена спин-спиновой Т2 релаксации очень чувствительны к диффузионной подвижности молекул, что позволяет использовать этот подход для изучения слабых нековалентных связей между молекулами для комплексов типа гость – хозяин, где «хозяином» является макромолекула полисахарида, обладающая высокой молекулярной массой и низкой диффузионной подвижностью. Это явление может использоваться для доказательства образования комплексов включения [12].

После центрифугирования суспензии порошка ТБК-Ламинария в воде получился абсолютно прозрачный раствор. Величина рН раствора составила 7,04. Спектр ЯМР этого раствора содержит сигналы ТБК и полисахаридов с характерными значениями химических сдвигов протонов (3,2–4,2 мд). При этом сигналы ТБК сильно уширены и имеют более короткое время спин-спиновой релаксации по сравнению с чистым ТБК (рис. 3), что указывает на наличие комплекса [13], а сигналы полисахаридов ламинарии, наоборот, более узкие по сравнению с ранее изученным полисахаридом арабиногалактаном из древесины лиственницы [13], что указывает на наличие в их составе низкомолекулярных полисахаридов. Это подтверждается и измерением времени релаксации протонов ламинарии. Наблюдаемый спад сигнала 1Н ЯМР мульти-экспоненциальный, что указывает на присутствие полисахаридов в растворе с различной молекулярной массой (рис. 3).

vlas2.wmf

Рис. 2. Спектр 1Н ЯМР ТБК в 20 % растворе метанола в воде. Цифрами 1 и 2 помечены протоны для которых измерялись времена релаксации Т2

При этом время релаксации протонов ТБК в комплексе с полисахаридами ламинарии оказалось около 50 мс, что указывает на существование «прочного» комплекса. Можно предположить, что значительный вклад в релаксацию протонов ТБК вносят сахара с большим молекулярным весом, т.е. комплексообразование происходит преимущественно за счет высокомолекулярных полисахаридов.

vlas3.wmf

Рис. 3. Кинетики спада сигнала эха (логарифм) и времена релаксации Т2 протонов исходного ТБК, растворимых полисахаридов ламинарии и 2-Н протонов ТБК в комплексе с полисахаридами ламинарии в D2O при Т = +30 °С

vlas4.wmf

Рис. 4. Динамика переноса ТБК из его композиций через искусственную мембрану – пористый поликарбонат/гексадекан

Результаты измерений трансмембранного переноса, проведенные по методу РАМРА, описанному в экспериментальной части, приведены на рис. 4.

Видно, что скорость диффузии/переноса молекул ТБК существенно увеличивается (до ~10 раз) из его композиции с ламинарией, по сравнению с исходной субстанцией ТБК. Высокая проницаемость и форма ее кинетической зависимости при испытаниях препарата Раксил, по нашему мнению, указывает на постепенное разрушение искусственной мембраны органическими растворителями, входящими в состав препарата.

Биологические испытания композиций в полевых и лабораторных условиях

В ходе лабораторных исследований с использованием естественно инфицированного семенного материала обеих культур выявлена высокая фитосанитарная эффективность изучаемой композиции против основного возбудителя – B. sorokiniana. Его развитие полностью подавлялось обработкой зерновок новым МСМК – тебуконазол: ламинария (табл. 2). Фузариевая инфекция была выявлена (6,4 %, порог вредоносности = 5 %) только на семенах пшеницы. Их обработка комплексом тебуконазол: ламинария обеспечила фитосанитарный эффект, сопоставимый с эталоном – Раксилом, который обеспечивал 100 %-ную защиту семенного материала от грибов Fusarium spp. Чистый ТБК контролировал Fusarium spp. в 1,5 раза слабее (биологическая эффективность = 67,2 %). На грибы Alternaria spp., комплексный препарат действовал слабее (в 1,3 раза) эталона (биологическая эффективность Раксила на пшенице = 69,2 %), но был эффективнее (в 1,1 раза) чистого тебуконазола и, как показала фитоэкспертиза, частично сдерживал бактериозную инфекцию. На ячмене биологическая эффективность (66,7 %) нового препарата МСМК в подавлении Alternaria spp. уступала таковой чистого тебуконазола и Раксила (100 %), но препарат полностью подавлял плесени хранения (грибы Penicillium и Aspergillum spp.). И, как показал микологический анализ, на этой культуре достигнут максимальный фитосанитарный эффект (82 % здоровых зерновок; пшеница = 62 %) от обработки семян изучаемой композицией.

В лабораторных экспериментах показано снижение распространенности обыкновенной корневой гнили на растениях пшеницы и ячменя при обработке посевного материала изучаемым комплексом (табл. 3). Его защитный эффект в зависимости от культуры разнился. Обработка семян пшеницы способствовала формированию растений с непораженными колеоптиле, ячменя – первичных корней. В первом случае частота встречаемости растений с пораженными первичными корнями достигала 6,0 против 20,0 % в чистом контроле (биологическая эффективность = 70,0 %; тебуконазол = 100 %), во втором – 1,1 % против 65,3 % (биологическая эффективность = 98,3 %; тебуконазол = 100 %).

Таблица 2

Фитопатогенный комплекс и биологическая эффективность предпосевной обработки МСМК – тебуконазола с ламинарией (метод рулонов)

Вариант

Зерновки, не давшие

колоний грибов, %

Bipolaris

sorokiniana

Fusarium spp.

Alternaria spp.

Penicillium spp.

Бактериоз

зараженность, %

биологическая

эффективность, %

зараженность, %

биологическая

эффективность, %

зараженность, %

Биологическая

эффективность, %

зараженность, %

биологическая

эффективность, %

зараженность, %

биологическая

эффективность, %

Мягкая яровая пшеница Омская 36

Контроль

0

10,6

6,4

83,0

0

0

Раксил

64,4

0

100

0

100

26,7

69,2

0

100

8,9

0

Тебуконазол

48,9

0

100

2,1

67,2

43,8

46,2

3,1

0

2,1

 

Тебуконазол: ламинария

62,0

0

100

0

100

38,0

51,3

0

100

0

100

Яровой ячмень Ача

 

Bipolaris

sorokiniana

Fusariums pp.

Alternaria spp.

Penicillium spp.

Aspergillumspp.

Контроль

17,0

18,2

0

58,0

6,8

0

Раксил

100

0

100

0

100

0

100

0

100

0

100

Тебуконазол

98,9

0

100

0

100

0

100

0

100

1,1

 

Тебуконазол: ламинария

82,1

0

100

0

100

17,9

66,7

0

100

0

100

Таблица 3

Эффективность МСМК – тебуконазол: ламинария в ограничении распространения обыкновенной корневой гнили в фазе второго листа мягкой яровой пшеницы и ярового ячменя (метод рулонов)

Оцениваемые

органы

Контроль

Тебуконазол

Тебуконазол: ламинария = 1:10

распространенность болезни, %

биологическая эффективность, %

распространенность болезни, %

биологическая эффективность, %

распространенность болезни, %

биологическая эффективность, %

Мягкая яровая пшеница Омская 36

Первичные корни

20,0

0

100

6,0

70,0

Колеоптиле

17,8

0

100

0

100

Яровой ячмень Ача

Первичные корни

70,8

0

100

0

100

Колеоптиле

65,3

0

100

1,1

98,3

Таблица 4

Влияние обработки семян МСМК – тебуконазол: ламинария на показатели роста растений (метод рулонов)

Вариант

Длина главного

корня, см

Высота ростка,

см

Воздушно-сухая биомасса, мг

корней 1 растения

1 ростка

Мягкая яровая пшеница Омская 36

Контроль

12,7 ± 0,36

21,2 ± 0,35

11,8 ± 0,39

18,5 ± 0,51

Раксил

15,0 ± 0,54

14,0 ± 0,11

12,8 ± 0,40

15,0 ± 0,45

Тебуконазол

10,7 ± 0,06

16,3 ± 0,25

14,6 ± 0,29

15,7 ± 0,33

Тебуконазол :ламинария

15,3 ± 0,23

20,1 ± 0,13

14,8 ± 0,43

18,7 ± 0,44

Яровой ячмень Ача

Контроль

14,5 ± 0,21

21,0 ± 0,12

19,6 ± 0,62

23,7 ± 0,38

Раксил

12,0 ± 0,04

10,4 ± 0,22

13,0 ± 0,74

17,2 ± 0,73

Тебуконазол

13,0 ± 0,12

13,0 ± 0,07

15,8 ± 0,60

17,4 ± 0,76

Тебуконазол : ламинария

15,4 ± 0,24

21,6 ± 0,49

22,0 ± 0,57

21,2 ± 0,41

Таблица 5

Влияние обработки семян МСМК – тебуконазол: ламинария на показатели роста мягкой яровой пшеницы и ярового ячменя

Вариант

Высота растения, см

Воздушно-сухая

биомасса надземной части 15 растений, г

Площадь флаг-листа (см2), фаза налива зерна

пшеница

ячмень

пшеница

ячмень

3 листа

Контроль

23,0 ± 0,15

21,8 ± 0,18

0,95 ± 0,02

1,20 ± 0,01

Пшеница

11,7 ± 0,33

Раксил

21,7 ± 0,07

21,2 ± 0,08

1,11 ± 0,01

1,45 ± 0,02

12,4 ± 0,31

Тебуконазол:

ламинария

24,6 ± 0,13

23,2 ± 0,19

1,21 ± 0,01

1,79 ± 0,03

13,2 ± 0,21

5 листьев

 

Контроль

37,8 ± 0,28

34,2 ± 0,11

7,02 ± 0,01

7,66 ± 0,39

Ячмень

15,7 ± 0,19

Раксил

35,8 ± 0,17

32,2 ± 0,22

6,52 ± 0,17

8,88 ± 0,41

17,0 ± 0,22

Тебуконазол:

ламинария

38,8 ± 0,23

37,1 ± 0,11

7,66 ± 0,04

10,23 ± 0,15

17,0 ± 0,25

Обработка семян МСМК – тебуконазол: ламинария, в отличие от чистого тебуконазола, не приводила к угнетению роста главного корня у обеих зерновых культур. Его длина у проростков пшеницы и ячменя (15,3 и 15,4 см) увеличивалась на 30,1 и 15,6 % (табл. 4).

Но лучшая ростостимуляция корней от применения фунгицидного комплекса наблюдалась у проростков ячменя, где масса корней одного растения относительно варианта с применением чистого тебуконазола (15,8 мг) увеличивалась на 28,2 % и превышала эталон (Раксил = 13 мг) на 41 %. На пшенице ростостимулирующий эффект проявился слабее. Биомасса корней одного растения (14,8 мг), выросшего из семян, обработанных фунгицидной композицией, не отличалась от таковой чистого тебуконазола (14,0 мг), но была выше (на 13,5 и 20,2 %) контрольного (11,8 мг) и эталонного (12,8 мг) вариантов.

vlas5.wmf

Рис. 5. Влияние состава протравителей на развитие обыкновенной корневой гнили мягкой яровой пшеницы и ярового ячменя. Обозначения: 1 – контроль, 2 – Раксил, 3 – тебуконазол: ламинария

Обработка семян МСМК – тебуконазол: ламинария способствовала несколько замедленному (меньше на 5,1 и 2,7 %), чем в контроле (20,1 и 21,6 см), развитию ростков пшеницы и ячменя. Но у обеих культур их высота (на 18,9 и 30,3 % – пшеница; 39,8 и 51,9 % – ячмень) и биомасса (на 16 и 18,4 %) превышала таковую для вариантов с обработкой семян чистым тебуконазолом и Раксилом.

В полевых условиях защищенные новым фунгицидным комплексом растения в обе фазы развития интенсивнее наращивали биомассу надземной части растений. В отличие от эталона, МСМК не оказывал ретардантного эффекта на изучаемые культуры (табл. 5).

Высота растений и ячменя в опытном варианте достоверно превышала контроль как в фазе трех, так и пяти листьев (НСР05 = 0,23 и 0,30 – пшеница; 0,24 и 0,28 – ячмень; степень влияния по Снедекору (V) = 98,7 и 99,1 % и 98,1 и 99,5 %). Биомасса растений в варианте с новым препаратом увеличивалась как относительно контроля (на 21,5 и 8,3 % – пшеница; на 33,0 и 25,1 % – ячмень соответственно фазам развития растений, так и эталона (на 8,6 и 14,9 – пшеница; на 19,0 и 13,2 % – ячмень). К фазе налива зерна у растений пшеницы и ячменя, выросших из семян, обработанных МСМК, площадь флаг-листа достоверно превышала контрольный показатель (НСР05 = 0,29 и 0,17; V = 96,6 и 98,4 %).

Протравливание семян комплексом тебуконазол: ламинария на ранних этапах развития растений эффективно снижало развитие обыкновенной корневой гнили (рис. 5).

Фитосанитарный эффект обуславливался высеваемой культурой (доля влияния фактора (V) = 54,8 – первичные корни; 48,9 % – вторичные корни). Эффективнее защищались первичные корни у пшеницы и слабее – у ячменя. В первом случае биологическая эффективность МСМК составила 66,9, во втором – 32,1 % (Раксил – 54,0 и 33,7 % соответственно). Его эффективность ослабевала к концу кущения: частота встречаемости растений пшеницы с пораженными вторичными корнями в варианте тебуконазол: ламинария (13,3 %) относительно эталона (Раксил = 5,0 %) возрастала в 2,6 раза, но оставалась ниже, чем в контроле (18,3 %) – в 1,4 раза. Вторичные корни ячменя полностью защищал Раксил. Эффективность нового фунгицидного комплекса несколько уступала эталону, но оставалась высокой – 83 %. Пораженность колеоптиле в варианте с обработкой семян новым фунгицидным комплексом сокращалась до 2,5 на пшенице и до 9,2 % – на ячмене (в контроле 30 и 25,8 % соответственно), биологическая эффективность достигала 91,7 и 64,3 %. У ячменя колеоптиле поражался в меньшей степени, если при посеве использовали семена, протравленные Раксилом. В этом случае биологическая эффективность возрастала до 74 % или в 1,2 раза. На пшенице защитный эффект комплекса тебуконазол: ламинария сопоставим с таковым от Раксила (90,3 %). Из пораженных колеоптиле незащищенных пшеницы и ячменя выделено 50 и 64 % грибов B. sorokiniana, защищенных Раксилом – 10 и 24, новым фунгицидным комплексом тебуконазола – 6 и 38 %. К фазе молочной спелости пшеницы в варианте с обработкой семян новым препаратом распространенность обыкновенной корневой гнили была ниже на 29 %, чем в контроле, где показатель был 96 % (Раксил = 72 %). Индекс развития болезни достигал 18,3 %, что ниже показателя в контроле (26,3 %) и в варианте с Раксилом – 19,8 %. Распространенность болезни в посевах ячменя при применении МСМК(97 %) не отличалось от таковой в контроле (99 %), но интенсивность поражения (31,5 %; Раксил – 32,0 %) понижалась в 1,2 раза.

Защита растений новым комплексным фунгицидным протравителем положительно влияла на все показатели структуры продуктивности посевов пшеницы и ячменя (табл. 6), но в большей мере – на продуктивный стеблестой обеих культур, который увеличился на 33,4 и 30,9 %, и сбор зерна с боковых колосьев пшеницы – на 43; ячменя – на 11,6 %.

Все показатели достоверно превышали контроль (без обработки семян протравителями) и 75 % из них – стандарт (Раксил, КС, 0,5 л/т). К показателям, достоверно не превысившим стандарт относятся длина колоса у ячменя, число колосков и число зерен в главном колосе обеих культур. Более высокорослые (пшеница на 10,1, ячмень – на 13 %) защищенные растения формировали колосья с большим, чем в контроле, числом зерен (на 5,9 и 6,5 %), их массой (на 10,8 и 11,2 %) и выполненностью зерновок (масса 1000 зерен – на 1,6 и 1,8 г). В конечном итоге сбор зерна с одного растения пшеницы повысился на 29,3, ячменя – на 23,4 %, а с 1 га посевной площади – на 0,28 и 0,3 т/га по сравнению с контролем.

Таблица 6

Влияние МСМК – тебуконазол: ламинария на густоту стояния растений, продуктивный стеблестой, структуру продуктивности и урожайность яровой пшеницы и ячменя

Показатель

Контроль1

Раксил2

Тебуконазол: ламинария

НСР05

Мягкая яровая пшеница, сорт Омская 36

Число растений, шт/ м2

386

401

453

8,86

Число продуктивных стеблей, шт/ м2

452

581

679

9,29

Высота растений, см

86,7

94,8

96,5

0,29

Число стеблей/растение, шт.

1,17

1,45

1,5

0,01

Длина колоса, см

8,14

8,76

8,81

0,16

Число колосков в главном колосе, шт.

13,11

13,54

13,43

0,13

Число зерен в главном колосе, шт.

26,9

28,5

28,6

0,33

Масса зерна с главного колоса, г

0,99

1,06

1,11

0,03

Масса зерна с 1 бокового колоса, г

0,45

0,49

0,79

0,01

Масса зерна с 1 растения, г

1,06

1,27

1,5

0,03

Масса 1000 зерен, г

33,7

34,4

35,3

0,34

Урожайность, т/га

2,45

2,61

2,73

0,02

Яровой ячмень, сорт Ача

Число растений, шт/ м2

404

447

493

5,3

Число продуктивных стеблей, шт/ м2

540

702

781

16,4

Высота растений, см

53,8

60,0

61,9

1,46

Число стеблей/растение, шт.

1,34

1,58

1,59

0,06

Длина колоса, см

7,7

8,0

8,3

0,11

Число колосков в главном колосе, шт.

10,6

11,1

10,8

0,20

Число зерен в главном колосе, шт.

18,8

20,3

20,1

0,46

Масса зерна с главного колоса, г

0,95

1,02

1,07

0,01

Масса зерна с 1 бокового колоса, г

0,76

0,78

0,86

0,01

Масса зерна с 1 растения, г

1,21

1,47

1,58

0,09

Масса 1000 зерен, г

46,6

46,9

48,4

0,29

Урожайность, т/га

2,51

2,58

2,81

0,01

Примечание. 1, 2 – данные измерений контроля и раксила совпадают с ранее опубликованными данными в работах [4, 5], поскольку были получены в едином расширенном эксперименте.

Выводы

Механохимическим твердофазным синтезом получены композиционные материалы субстанции тебуконазола с биомассой ламинарии. Существование межмолекулярных комплексов ТБК с полисахаридами ламинарии в водных растворах доказано увеличением растворимости ТБК, а также их исследованием методом динамической спектроскопии 1Н ЯМР. На модели искусственной мембраны методом РАМРА показано увеличение трансмембранной проницаемости ТБК из полученного препарата МСМК по сравнению с исходной субстанцией ТБК. Изучение эффективности предпосевной обработки семян мягкой яровой пшеницы и ярового ячменя фунгицидным препаратом МСМК тебуконазол: ламинария в дозах по ТБК, эквивалентных промышленному препарату Раксил, показало, что препарат полностью оздоравливает посевной материал от фитопатогенов B. sorokiniana и Fusarium spp., на первых этапах органогенеза мягкой яровой пшеницы снижает распространение обыкновенной корневой гнили в 3,5 раза, интенсивности поражения растений в 5,5 раза. Новый препарат на основе межмолекулярных комплексов ТБК с полисахаридами ламинарии повышает рост и накопление биомассы растениями, продуктивный стеблестой, зерновую продуктивность колоса, и в итоге – сбор зерна с 1 га посевов мягкой яровой пшеницы на 0,28 т/га, ярового ячменя – на 0,3 т/га.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 15-29-05835).


Библиографическая ссылка

Власенко Н.Г., Теплякова О.И., Метелева Е.С., Поляков Н.Э., Халиков С.С., Душкин А.В. ЭФФЕКТИВНЫЙ ПРЕПАРАТ ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСОВ ТЕБУКОНАЗОЛА С ПОЛИСАХАРИДАМИ ЛАМИНАРИИ // Успехи современного естествознания. – 2017. – № 12. – С. 28-37;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36601 (дата обращения: 28.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674